Estructura y función del almidón, el glucógeno y la celulosa

El glucógeno, el almidón y la celulosa son polímeros de la glucosa, es decir, se forman por la unión de muchas moléculas de glucosa. En esta sección se estudia su estructura para después analizar su función y las reacciones que conducen a su síntesis y degradación.

 

Así como el enlace peptídico permite que dos aminoácidos se junten, el enlace glucosídico permite la unión de dos carbohidratos. Para ver como se establece este tipo de interacción, en la Figura 12.9 se aprecia la unión de dos moléculas de α - D - glucosa para formar un disacárido que se conoce con el nombre de maltosa.


En general, un enlace glucosídico se forma al reaccionar el oxidrilo de un monosacárido con el OH de otra molécula, igual o diferente, de monosacárido.

 

En el caso particular de la Figura 12.9 se aprecia que las dos glucosas que reaccionan se encuentran como isómeros a (el OH del carbono 1 se encuentra hacia abajo); la reacción se efectúa con los OH unidos al carbono 1 de una molécula y al carbono 4 de la otra. Se produce una molécula de agua y un oxígeno forma un enlace entre los dos carbonos mencionados, éste es el enlace glucosídico.

 

Si la isomería es a y los átomos de carbono que forman el enlace son el n de un carbohidrato y el m del otro entonces se dice que quedan unidos por un enlace glucosídico α - n —> m. El enlace de la Figura 12.9 es α - 1 —> 4.

 

También hay enlaces glucosídicos β. Para ejemplificar esto, en la Figura 12.10 se observa la estructura de un disacárido, que se forma por la unión de dos moléculas de β - D - glucosa. Este compuesto recibe el nombre de celobiosa y en este caso el enlace que se establece se llama enlace glucosídico β - 1—> 4.


ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL ALMIDÓN

 

El almidón es un polímero formado por la unión de moléculas de α - D - glucosa, unidas mediante enlaces glucosídicos a - 1 —> 4. Existen dos tipos de almidón, la amilosa y la amilopectina, el primero consiste de cadenas de glucosa unidas en la forma y con la isomería indicada. La amilopectina tiene la misma estructura que la amilosa pero, además, tiene ramificaciones  α - 1 —> 6. En la Figura 12.11 se aprecia la estructura de la amilosa y en la 12.12 la de la amilopectina.


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Figura 12.11 Estructura de la amilosa. (Figura elaborada por el autor).


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Figura 12.12 Estructura de la amilopectina. (Figura elaborada por el autor).


A diferencia de las proteínas, que están formadas por la unión de 20 aminoácidos diferentes, el almidón es un polímero que no almacena información; está constituído únicamente por la unión de moléculas de glucosa y no se pueden construir palabras con una sola letra. En lugar de información, este compuesto guarda energía. Cuando, en un momento dado, se tienen más moléculas de glucosa que las requeridas, las células vegetales las acumulan uniéndolas entre sí, formando de esta manera el almidón. Cuando hace falta energía y no hay glucosa disponible, las moléculas de almidón se hidrolizan para proporcionar la energía requerida. Por lo tanto, el almidón es un polímero de reserva energética que se encuentra en los vegetales.

 

Hay muchos productos vegetales ricos en almidón, por ejemplo, algunas semillas como el maíz, trigo etc., lo acumulan y cuando inicia el proceso de germinación, el embrión tiene una fuente abundante de carbohidratos, lo cual es importante, ya que en esos momentos aún no hace fotosíntesis y requiere de una fuente externa de alimentación.

 

También las plantas almacenan al almidón en otras estructuras, como por ejemplo en las raíces que forman tubérculos, como la papa o el camote. En este tipo de plantas, cuando llega el invierno, se seca la parte aérea. Al pasar la época de frío a las raíces les salen nuevos brotes, los cuales en un principio se alimentan de la glucosa que fue almacenada durante la temporada anterior.


ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL GLUCÓGENO

 

El glucógeno es otro polímero de la glucosa, su estructura es idéntica a la de la amilopectina, es decir, está constituido por la unión de moléculas de α - D glucosa, mediante enlaces glucosídicos α - 1 —> 4 y con ramificaciones α - 1 —> 6 pero, el glucógeno tiene un mayor número de ellas. Además, el glucógeno es producido por las células animales y no por las vegetales.

 

El glucógeno es un compuesto que también sirve como reserva energética. Las moléculas de glucosa sobrantes, por ejemplo después de la dieta, son almacenadas de esta forma. Las células hepáticas o las musculares almacenan así grandes cantidades de glucosa.

 

Una de las funciones del hígado es la de mantener constante la concentración de la glucosa sanguínea. Cuando hay un exceso de glucosa en la sangre, el tejido hepático la capta y los hepatocitos fabrican glucógeno; cuando disminuye la glucosa de la sangre, las células hepáticas hidrolizan el glucógeno y la glucosa producida es liberada a la sangre, con lo que se compensan los niveles de la hexosa.

 

El músculo esquelético, cuando está en reposo y hay glucosa en exceso, almacena grandes cantidades de glucógeno, el cual va a ser degradado cuando se requiera que este órgano entre rápidamente en contracción, ya que en estas condiciones necesita de altas concentraciones de glucosa para obtener energía y "no puede esperar" a que este compuesto le llegue de la sangre, pues puede estar en juego la vida del organismo.

 

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CELULOSA

 

En los vegetales se encuentra otro polímero de la glucosa que se conoce con el nombre de celulosa, y que está constituida por la unión de moléculas de β - D - glucosa, unidas mediante enlaces glucosídicos β - 1 —> 4. La celulosa es un polímero no ramificado. (Figura 12.13).


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Figura 12.13 Estructura de la celulosa. (Figura elaborada por el autor).